Молекулярно-кінетична теорія: температура та швидкість молекул

1 · Прогноз

Температура — це справді міра середнього молекулярного руху. Якщо подвоїти абсолютну температуру газу, чи подвоїться також типова швидкість молекул?

• Швидкість молекул теж подвоюється, бо температура і швидкість прямо пропорційні.
• Швидкість молекул зростає у √2 рази, не у 2, бо швидкість залежить від квадратного кореня температури.
• Швидкість молекул не залежить від температури.

2 · Установка

1. Відкрийте пресет кінетичної пісочниці та натисніть «Скинути». Камера містить аргон (M = 0.039948 kg/mol).
2. Увімкніть покази середньоквадратичної швидкості та середньої кінетичної енергії.
3. Задайте температуру газу для кожного заміру та запишіть середньоквадратичну швидкість молекул.

3 · Збір даних

Побудуйте графік v_rms (вісь y) проти √T (вісь x) для трьох замірів. Чи пряма лінія через початок?

4 · Аналіз

1. Для одного заміру обчисліть v_rms = √(3RT/M) з R = 8.314 J/(mol·K) та M = 0.039948 kg/mol. Порівняйте з таблицею.
2. Поясніть, чому v_rms зростає з квадратним коренем температури, а не прямо пропорційно їй.

5 · Поглиблення

1. Два гази за однакової температури мають однакову середню кінетичну енергію, але легший газ (менше M) має вищий v_rms. Поясніть чому, використовуючи KE_avg = ½M·v_rms² разом із тим, що KE_avg залежить лише від T.
2. Гелій (M ≈ 0.004 kg/mol) витікає з кульки значно швидше, ніж вона здувається лише від повітря. Використайте формулу v_rms, щоб пояснити, чому легші молекули газу тікають крізь крихітні пори швидше.

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту